EP1651869B1 - Blade wheel for a pump - Google Patents

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EP1651869B1
EP1651869B1 EP04738061A EP04738061A EP1651869B1 EP 1651869 B1 EP1651869 B1 EP 1651869B1 EP 04738061 A EP04738061 A EP 04738061A EP 04738061 A EP04738061 A EP 04738061A EP 1651869 B1 EP1651869 B1 EP 1651869B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
impeller
vanes
intermediate wall
sides
pump
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP04738061A
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German (de)
French (fr)
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EP1651869A1 (en
Inventor
Johann Guelich
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Sulzer Pumpen AG
Original Assignee
Sulzer Pumpen AG
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Publication date
Application filed by Sulzer Pumpen AG filed Critical Sulzer Pumpen AG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2266—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for sealing or thrust balance

Definitions

  • the invention relates to an impeller for pumps, in particular radial pumps, according to the preamble of claim 1, and a pump, in particular radial pumps, with such an impeller, and a method for operating such a pump.
  • the object of the invention is to provide an impeller for pumps, in particular radial pumps, available, even at specific speeds n q under 15 min. -1 enables a safe Axialschubaus protest, is comparatively inexpensive to produce, compared with a correspondingly sized closed or semi-open impeller has lower wheel friction losses and has a stable characteristic in the partial load range.
  • Another object of the invention is to provide a pump, in particular a radial pump, with such an impeller and a method for operating such a pump.
  • the blade outlet edges are chamfered on the suction side and / or on the suction side facing away from the intermediate wall.
  • a bevel of the blades on the suction side which falls to the suction side, while the blades have on the side facing away from the suction side of the intermediate wall axis-parallel exit edges.
  • the bevel of the blade outlet edges supports an orderly circulation, which is particularly advantageous in the partial load range.
  • FIGS. 1a and 1b show an embodiment of an impeller for pumps, in particular radial pumps, according to the present invention.
  • the impeller 1 of the embodiment comprises a hub 4, a Intermediate wall 6, on each of which one or more blades 2a, 2'a, 2b, 2'b are provided on both sides, and a passage 3, for example, as in the FIGS. 1a and 1b is shown formed in the form of five passage openings to distribute a desired flow on the blades 2a, 2'a, 2b, 2'b on both sides of the partition 6.
  • the passage openings are formed in the embodiment in a region adjacent to the hub 4 region of the impeller. Of course, other embodiments of the passage 3 are possible.
  • the impeller 1 has a suction side 5a, which is directed in the installed state of the impeller to a suction port of the pump, and the blades 2b, 2'b on the side facing away from the suction side 5b of the intermediate wall are above the passage 3, ie in the shown example via the five passage openings, connected to the suction side 5a.
  • the impeller 1 is open on both sides. But it is also possible that the impeller is only open on one side, for example, the suction side 5a or closed if necessary.
  • shortened blades 2'a, 2'b, so-called splitter vanes are provided between the passage openings and the wheel circumference.
  • the blade edges are chamfered at the outlet.
  • the blade outlet edges on the suction side 5a are double bevelled, once they have a chamfer to the suction side and in addition to a pressure-side profiling (taper). If necessary, as in the FIGS.
  • all blades 2a, 2'a, 2b, 2'b extend outward in the radial direction.
  • the blade entry angle ⁇ 1 and the blade exit angle ⁇ 2 are thus both 90 ° in a first approximation.
  • the actual blade outlet angle ⁇ 2 on the suction side 5 a is slightly smaller as a result of the pressure-side profiling of the blade outlet edge 90 °.
  • the blade entry angle ⁇ 1 is smaller than the blade exit angle ⁇ 2 and preferably less than or equal to 90 °.
  • the blades 2a, 2'a, 2b, 2'b at least on one side, preferably on the suction side 5a, a vane inlet width b 1 which is greater than the vane outlet width B2.
  • the blade inlet widths b 1 on the suction side 5 a and the side 5 b facing away from the suction side are expediently determined such that a good absorbency is obtained.
  • the ratio of the blade widths on the suction side 5a and the side facing away from the suction side 5b can be selected within wide limits. In a typical embodiment, the blade widths are approximately equal on both sides.
  • the impeller 1 has a specific speed n q in the range of 2 to 20 minutes. -1 to, preferably in the range of 7 - 12 min. -1 .
  • a spiral or an annular space can be generated, which are connected directly to the outlet or discharge nozzle 13.
  • the diffuser insert 17 By adapting the diffuser insert 17, it is possible to compensate for the usually considerable radial thrust in pumps with low specific speeds.
  • a guide and a cast housing can be used without interchangeable insert.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

A rotary wheel for radial pumps includes an intermediate wall at which one or more vanes are provided on both sides. Passage openings are formed in the intermediate wall in order to distribute a desired pump flow onto the vanes on both sides of the intermediate wall.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, gemäss Oberbegriff von Anspruch 1, und eine Pumpe, insbesondere Radialpumpen, mit einem derartigen Laufrad, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Pumpe.The invention relates to an impeller for pumps, in particular radial pumps, according to the preamble of claim 1, and a pump, in particular radial pumps, with such an impeller, and a method for operating such a pump.

In Kreiselpumpen mit einem oder mehreren Laufrädern kann die Resultierende aller auf das Laufrad beziehungsweise die Laufräder einwirkenden Axialkräfte im Betrieb beachtliche Werte erreichen. Ohne zusätzliche Massnahmen würde diese Resultierende, die als Axialschub bezeichnet wird, über die Pumpenwelle auf die Lager übertragen und dieselben entsprechend stark belasten. Aus dem Stand der Technik sind geeignete konstruktive Massnahmen bekannt, um den Axialschub zu verringern, beispielsweise durch eine zweiströmige Pumpenanordnung mit spiegelsymmetrischer Ausbildung der Laufräder oder bei einströmigen Pumpen durch Anbringen von Dichtungsspalten auf beiden Seiten des Laufrades und Öffnungen im Laufrad, welche die Saugseite mit der Rückseite des Laufrades verbinden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Pumpenwelle mittels einer geeigneten Entlastungseinrichtung, wie beispielsweise einem Entlastungsring oder -Kolben, vom Axialdruck zu entlasten. Ähnliche Pumpe sind auch aus US 2658455 A , US 564897A , US 1867290 A , EP 0112462 A und US 3478691A bekannt.In centrifugal pumps with one or more impellers, the resultant of all axial forces acting on the impeller or impellers can reach considerable values during operation. Without additional measures, this resultant, which is referred to as axial thrust, would be transferred to the bearings via the pump shaft and load the same accordingly. From the prior art suitable design measures are known to reduce the axial thrust, for example, by a zweiströmige pump assembly with mirror-symmetrical design of the wheels or in single-flow pumps by attaching sealing gaps on both sides of the impeller and openings in the impeller, which the suction side with the Connect rear side of the impeller. Another possibility is to relieve the pump shaft by means of a suitable relief device, such as a relief ring or piston, from the axial pressure. Similar pump are also off US 2658455 A . US 564897A . US 1867290 A . EP 0112462 A and US 3478691A known.

Zur Charakterisierung eines Kreiselpumpenlaufrades wird häufig die spezifische Drehzahl nq verwendet, die sich in bekannter Weise aus Förderstrom Q, Förderhöhe H und Drehzahl n berechnet. In Pumpen für kleine spezifische Drehzahlen nq von beispielsweise kleiner 15 min.-1, entsprechend einer vergleichsweise grossen Förderhöhen von beispielsweise grösser 50, 75 oder 150 m und vergleichsweise kleinen Fördermengen von beispielsweise kleiner 100, 50 oder 25 m3/h, insbesondere in derartigen Prozesspumpen, stellt sich das Problem, dass die oben angeführten Massnahmen für den Axialschubausgleich nur beschränkt eingesetzt werden können. So bedeutet eine zweiströmige Ausführung einer Pumpe für kleine Fördermengen einen beträchtlichen zusätzlichen Aufwand gegenüber einer einströmigen Ausführung. Ein Entlastungskolben ist ebenfalls vergleichsweise aufwändig und wird deshalb vorwiegend in grösseren, mehrstufigen Pumpen eingesetzt. Für eine einstufige Prozesspumpe werden normalerweise Dichtungsspalte auf beiden Seiten des Laufrades und Öffnungen im Laufrad vorgesehen. Ein Axialschubausgleich mittels Dichtungsspalte auf beiden Seiten des Laufrades und Öffnungen im Laufrad ist jedoch nur bei geschlossenen Laufrädern möglich. Bei geschlossenen Laufrädern mit kleinen spezifischen Drehzahlen nq stellt sich das Problem der Herstellung, da die Austrittsbreiten derartiger Laufräder im Bereich weniger mm liegen und die Herstellung von geschlossenen Laufrädern mit kleinen Austrittsbreiten giesstechnisch schwierig und aufwändig ist.To characterize a centrifugal pump impeller, the specific speed n q is often used, which is in a known manner Flow Q, head H and speed n calculated. In pumps for small specific speeds n q of, for example, less than 15 min. -1 , corresponding to a comparatively large delivery heights of, for example, greater than 50, 75 or 150 m and comparatively small delivery rates of, for example, less than 100, 50 or 25 m 3 / h, especially in such process pumps, the problem arises that the above-mentioned measures for the axial thrust balance can be used only limited. Thus, a zweiströmige execution of a pump for small flow rates a considerable additional effort compared to a single-flow design. A relief piston is also relatively complicated and is therefore used mainly in larger, multi-stage pumps. For a single-stage process pump, sealing gaps are usually provided on both sides of the impeller and openings in the impeller. An axial thrust compensation by means of sealing gaps on both sides of the impeller and openings in the impeller is only possible with closed wheels. For closed wheels with small specific speeds n q , the problem of production, since the exit widths of such wheels are in the range of less mm and the production of closed wheels with small exit widths is technically difficult and expensive.

Ein weiterer Nachteil geschlossener Laufräder sind die hohen Radreibungsverluste, (auch Radseitenreibungsverluste genannt) und Leckverluste, die derartige Laufräder bei kleinen spezifischen Drehzahl nq aufweisen. Bei einer spezifischen Drehzahl nq von beispielsweise 8 min.-1 beträgt allein der Radreibungsverlust 30 % oder mehr. Geschlossene Laufräder für kleine spezifische Drehzahlen nq weisen deshalb einen vergleichsweise tiefen Wirkungsgrad auf.Another disadvantage of closed wheels are the high wheel friction losses (also called Radseitenreibungsverluste) and leakage that have such wheels at low specific speed n q . At a specific speed n q of, for example, 8 min. -1 alone, the wheel friction loss is 30% or more. Closed impellers for small specific speeds n q therefore have a comparatively low efficiency.

Aus den oben genannten Gründen werden Laufräder für spezifische Drehzahlen nq kleiner 10 oder 15 min.-1 häufig halboffen ausgeführt. Dies hat giesstechnische Vorteile und die Radreibung halboffener Laufräder ist deutlich geringer als diejenige geschlossener Laufräder. Halboffene Laufräder für spezifische Drehzahlen nq kleiner 10 oder 15 min.-1 haben jedoch den Nachteil, dass der Axialschubausgleich schwierig ist und die Radreibungsverluste immer noch sehr hoch sind.For the above reasons, impellers for specific speeds n q less than 10 or 15 min. -1 often semi-open. This has casting advantages and the wheel friction semi-open wheels is significantly lower than that of closed wheels. Semi-open impellers for specific speeds n q less than 10 or 15 min. However, they have the disadvantage that the axial thrust compensation is difficult and the wheel friction losses are still very high.

Ein zusätzliches Problem von geschlossenen und halboffenen Laufrädern für kleine spezifische Drehzahlen nq ist die Neigung zur Instabilität im Teillastbereich, d.h. derartige Laufräder weisen eine Kennlinie auf, die entweder instabil (entsprechend einer fallenden Kennlinie, wenn der Förderstrom Q gegen Null geht) oder nur knapp stabil ist (entsprechend einer Kennlinie ohne nennenswerten Anstieg, wenn Q gegen Null geht).An additional problem of closed and semi-open impellers for low specific speeds nq is the tendency to instability in the part-load range, ie such wheels have a characteristic that either unstable (corresponding to a falling characteristic when the flow Q approaches zero) or barely stable is (corresponding to a characteristic curve with no appreciable increase when Q approaches zero).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Laufrad für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, zur Verfügung zu stellen, das auch bei spezifischen Drehzahlen nq unter 15 min.-1 einen sicheren Axialschubausgleich ermöglicht, vergleichsweise günstig herstellbar ist, verglichen mit einem entsprechend dimensionierten geschlossenen oder halboffenen Laufrad geringere Radreibungsverluste aufweist und im Teillastbereich eine stabile Kennlinie besitzt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe, insbesondere Radialpumpe, mit einem derartigen Laufrad zur Verfügung zu stellen sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Pumpe.The object of the invention is to provide an impeller for pumps, in particular radial pumps, available, even at specific speeds n q under 15 min. -1 enables a safe Axialschubausgleich, is comparatively inexpensive to produce, compared with a correspondingly sized closed or semi-open impeller has lower wheel friction losses and has a stable characteristic in the partial load range. Another object of the invention is to provide a pump, in particular a radial pump, with such an impeller and a method for operating such a pump.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das in Anspruch 1 definierte Laufrad, und die in Anspruch 8 definierte Pumpe gelöst, sowie durch das in Anspruch 10 definierte Verfahren.This object is achieved according to the invention by the defined in claim 1 impeller, and the defined in claim 8 pump, as well as by the method defined in claim 10.

Das erfindungsgemässe Laufrad für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, umfasst eine oder mehrere Schaufeln und zusätzlich eine Zwischenwand, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln vorgesehen sind. In der Zwischenwand des Laufrades ist mindestens ein Durchlass ausgebildet, um einen gewünschten Förderstrom auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand zu verteilen. Vorzugsweise weist das Laufrad eine Saugseite auf, die in eingebautem Zustand des Laufrades zu einer Saugöffnung der Pumpe gerichtet ist, und vorzugsweise sind die Schaufeln auf der der Saugseite abgewandten Seite der Zwischenwand über den mindestens einen Durchlass mit der Saugseite verbunden.The impeller according to the invention for pumps, in particular radial pumps, comprises one or more blades and additionally an intermediate wall, on each of which one or more blades are provided on both sides. In the intermediate wall of the impeller at least one passage is formed to distribute a desired flow on the blades on both sides of the partition. Preferably, the impeller has a suction side, which is directed in the installed state of the impeller to a suction port of the pump, and preferably the blades are connected on the side remote from the suction side of the intermediate wall via the at least one passage to the suction side.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Laufrad eine Nabe und in einem an die Nabe angrenzenden Bereich des Laufrades mehrere Durchlassöffnungen auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Laufrad zur Saugseite oder zu beiden Seiten hin offen. Vorzugsweise umfassen die Schaufeln verkürzte Schaufeln, sogenannte Splitter Vanes. Vorzugsweise weist das Laufrad eine spezifische Drehzahl nq im Bereich von 2 - 20 min.-1, insbesondere im Bereich von 5 - 12 min.-1, auf.In a preferred embodiment, the impeller has a hub and a plurality of passage openings in an area of the impeller adjacent to the hub. In a further preferred embodiment, the impeller is open to the suction side or on both sides. Preferably The blades comprise shortened blades, so-called splitter vanes. Preferably, the impeller has a specific speed n q in the range of 2 to 20 minutes. -1 , in particular in the range of 5 - 12 min. -1 , up.

Vorzugsweise sind die Schaufelaustrittskanten auf der Saugseite und/oder auf der der Saugseite abgewandten Seite der Zwischenwand abgeschrägt. Vorteilhaft ist eine Abschrägung der Schaufeln auf der Saugseite, die zur Saugseite hin abfällt, während die Schaufeln auf der der Saugseite abgewandten Seite der Zwischenwand achsparallele Austrittskanten aufweisen. Die Abschrägung der Schaufelaustrittskanten unterstützt eine geordnete Zirkulation, was besonders im Teillastbereich vorteilhaft ist.Preferably, the blade outlet edges are chamfered on the suction side and / or on the suction side facing away from the intermediate wall. Advantageously, a bevel of the blades on the suction side, which falls to the suction side, while the blades have on the side facing away from the suction side of the intermediate wall axis-parallel exit edges. The bevel of the blade outlet edges supports an orderly circulation, which is particularly advantageous in the partial load range.

Vorzugsweise sind die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand so ausgebildet sind, dass bei Teillast eine geordnete Zirkulation entsteht und das Laufrad eine Kennlinie aufweist, die stetig steigt, insbesondere stetig und deutlich steigt, wenn der Förderstrom Q gegen Null geht. Vorzugsweise sind die Schaufeln dazu auf beiden Seiten der Zwischenwand unterschiedlich ausgebildet sind, beispielsweise indem die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand unterschiedliche Abschrägungen der Austrittskanten und/oder unterschiedliche Schaufelaustritswinkel β2 und/oder unterschiedliche Schaufelzahlen aufweisen.Preferably, the blades are formed on both sides of the intermediate wall so that at partial load an orderly circulation is formed and the impeller has a characteristic that steadily increases, in particular steadily and significantly increases when the flow Q goes to zero. For this purpose, the blades are preferably designed differently on both sides of the intermediate wall, for example in that the blades have different bevels of the outlet edges and / or different blade outlet angles β 2 and / or different blade numbers on both sides of the intermediate wall.

Weiter umfasst die Erfindung eine Pumpe, insbesondere Radialpumpe, mit einem Laufrad gemäss oben stehender Beschreibung.Furthermore, the invention comprises a pump, in particular a radial pump, with an impeller according to the above description.

In dem erfindungsgemässen Verfahren zum Betrieb einer Pumpe, insbesondere Radialpumpe, mit mindestens einem Laufrad wird das Laufrad zusätzlich mit einer Zwischenwand versehen, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln vorgesehen sind, und mit mindestens einem Durchlass, welcher die beiden Seiten verbindet. Im erfindungsgemässen Verfahren wird ein gewünschter Förderstrom auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand verteilt, vorzugsweise indem ein Teil des Förderstromes durch den mindestens einen Durchlass von einer Seite der Zwischenwand auf die andere Seite geführt wird.In the method according to the invention for operating a pump, in particular a radial pump, with at least one impeller, the impeller is additionally provided with an intermediate wall, on each of which one or more blades are provided on both sides, and with at least one passage connecting the two sides. In the method according to the invention, a desired delivery flow is distributed to the blades on both sides of the intermediate wall, preferably by passing part of the delivery flow through the at least one passage from one side of the intermediate wall to the other side.

Das erfindungsgemässe Laufrad hat den Vorteil, dass die Aufteilung des Förderstromes auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand einen sicheren Axialschubausgleich ermöglicht. Weiter zeichnet sich das Laufrad durch eine stabile Kennlinie und ein stabiles Teillastverhalten aus. In der offenen Form ermöglicht das erfindungsgemässe Laufrad einen guten Wirkungsgrad, da die Radreibung, die insbesondere bei Laufrädern mit tiefen spezifischen Drehzahlen einen grossen Teil der Verluste ausmacht, vollständig wegfällt. Dank der offenen Form sind auch Schaufelaustrittsbreiten von wenigen mm sehr gut herstellbar beispielsweise mittels Giessen und/oder Fräsen. Die Aufteilung des Förderstromes auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand ergibt eine reduzierte Schaufelbreite, was sich günstig auswirkt auf die Giessbarkeit und die Eigenfrequenz der Schaufeln. Bei Bedarf kann auch die Schaufeldicke gegenüber einem herkömmlichen Laufrad mit gleicher Förderhöhe und gleichem Förderstrom reduziert werden.The impeller according to the invention has the advantage that the distribution of the flow on the blades on both sides of the partition wall enables a safe Axialschubausgleich. Furthermore, the impeller is characterized by a stable characteristic curve and a stable partial load behavior. In the open mold, the impeller according to the invention allows a good efficiency, since the wheel friction, which makes up a large part of the losses, in particular for wheels with low specific rotational speeds, is completely eliminated. Thanks to the open shape, bucket outlet widths of a few mm can also be produced very well, for example by means of casting and / or milling. The distribution of the flow on the blades on both sides of the partition results in a reduced blade width, which has a favorable effect on the castability and the natural frequency of the blades. If necessary, the blade thickness compared to a conventional impeller with the same delivery and the same flow can be reduced.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der Zeichnung hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the drawings.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele und an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a
eine Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines Laufrades gemäss vorliegender Erfindung,
Fig. 1b
das in Fig. 1a gezeigte Ausführungsbeispiel eines Laufrades von vorn,
Fig. 2
eine Detailansicht einer Ausführungsvariante mit einer verkürzten Zwischenwand, und
Fig. 3
ein Ausführungsbeispiel einer Prozesspumpe mit einem Laufrad gemäss vorliegender Erfindung.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments and with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1a
an oblique view of an embodiment of an impeller according to the present invention,
Fig. 1b
this in Fig. 1a shown embodiment of an impeller from the front,
Fig. 2
a detailed view of a variant with a shortened partition, and
Fig. 3
an embodiment of a process pump with an impeller according to the present invention.

Die Figuren 1a und 1b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Laufrades für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, gemäss vorliegender Erfindung. Das Laufrad 1 des Ausführungsbeispiels umfasst eine Nabe 4, eine Zwischenwand 6, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln 2a, 2'a, 2b, 2'b vorgesehen sind, und einen Durchlass 3, der beispielsweise, wie in den Figuren 1a und 1b gezeigt, in Form von fünf Durchlassöffnungen ausgebildet ist, um einen gewünschten Förderstrom auf die Schaufeln 2a, 2'a, 2b, 2'b auf beiden Seiten der Zwischenwand 6 zu verteilen. Die Durchlassöffnungen sind im Ausführungsbeispiel in einem an die Nabe 4 angrenzenden Bereich des Laufrades ausgebildet. Selbstverständlich sind auch andere Ausbildungen des Durchlasses 3 möglich. Zweckmässigerweise weist das Laufrad 1 eine Saugseite 5a auf, die in eingebautem Zustand des Laufrades zu einer Saugöffnung der Pumpe gerichtet ist, und die Schaufeln 2b, 2'b auf der der Saugseite abgewandten Seite 5b der Zwischenwand sind über den Durchlass 3, d.h. in dem gezeigten Beispiel über die fünf Durchlassöffnungen, mit der Saugseite 5a verbunden.The FIGS. 1a and 1b show an embodiment of an impeller for pumps, in particular radial pumps, according to the present invention. The impeller 1 of the embodiment comprises a hub 4, a Intermediate wall 6, on each of which one or more blades 2a, 2'a, 2b, 2'b are provided on both sides, and a passage 3, for example, as in the FIGS. 1a and 1b is shown formed in the form of five passage openings to distribute a desired flow on the blades 2a, 2'a, 2b, 2'b on both sides of the partition 6. The passage openings are formed in the embodiment in a region adjacent to the hub 4 region of the impeller. Of course, other embodiments of the passage 3 are possible. Conveniently, the impeller 1 has a suction side 5a, which is directed in the installed state of the impeller to a suction port of the pump, and the blades 2b, 2'b on the side facing away from the suction side 5b of the intermediate wall are above the passage 3, ie in the shown example via the five passage openings, connected to the suction side 5a.

Im Ausführungsbeispiel ist das Laufrad 1 zu beiden Seiten hin offen. Es ist aber auch möglich, dass das Laufrad nur auf einer Seite, beispielsweise der Saugseite 5a offen ist oder bei Bedarf auch geschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel sind zwischen den Durchlassöffnungen und dem Radumfang verkürzte Schaufeln 2'a, 2'b, sogenannte Splitter Vanes vorgesehen. In einer Ausführungsvariante sind die Schaufelkanten am Austritt abgeschrägt. In der in den Figuren 1 a und 1 b gezeigten Variante sind die Schaufelaustrittskanten auf der Saugseite 5a doppelt abgeschrägt, einmal weisen sie eine Abschrägung zur Saugseite hin auf und zusätzlich noch eine druckseitige Profilierung (Verjüngung). Bei Bedarf können, wie in den Figuren 1 a und 1 b gezeigt, die Schaufeleintrittskanten auf der Saugseite 5a mit einer saugseitige Profilierung versehen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Schaufelaustrittskanten auf der der Saugseite abgewandten Seite 5b abzuschrägen oder für beide Seiten zusammen eine gemeinsame Abschrägung vorzusehen, sowie ein- und/oder beidseitig achsparallele Schaufelaustrittskanten vorzusehen.In the exemplary embodiment, the impeller 1 is open on both sides. But it is also possible that the impeller is only open on one side, for example, the suction side 5a or closed if necessary. In the exemplary embodiment, shortened blades 2'a, 2'b, so-called splitter vanes, are provided between the passage openings and the wheel circumference. In one embodiment variant, the blade edges are chamfered at the outlet. In the in the FIGS. 1 a and 1 b shown variant, the blade outlet edges on the suction side 5a are double bevelled, once they have a chamfer to the suction side and in addition to a pressure-side profiling (taper). If necessary, as in the FIGS. 1 a and 1 b, the blade inlet edges are provided on the suction side 5a with a suction-side profiling. Of course, it is also possible to bevel the blade outlet edges on the side facing away from the suction side 5b or provide for both sides together a common bevel, and to provide one and / or both sides axially parallel blade outlet edges.

Im Ausführungsbeispiel verlaufen alle Schaufeln 2a, 2'a, 2b, 2'b gerade in radialer Richtung nach aussen. Der Schaufeleintrittswinkel β1 und der Schaufelaustrittswinkel β2 betragen somit beide in erster Näherung 90°. Der tatsächliche Schaufelaustrittswinkel β2 auf der Saugseite 5a ist in Folge der druckseitigen Profilierung der Schaufelaustrittskante geringfügig kleiner als 90°. Es ist jedoch auch möglich, gekrümmte Schaufeln mit einem Schaufelaustritswinkel β2 kleiner oder grösser als 90° vorzusehen. Mit Vorteil ist der Schaufeleintrittswinkel β1 kleiner als der Schaufelaustrittswinkel β2 und vorzugsweise kleiner oder gleich 90°. Vorteilhafterweise weisen die Schaufeln 2a, 2'a, 2b, 2'b mindestens auf einer Seite, vorzugsweise auf der Saugseite 5a, eine Schaufeleintrittsbreite b1 auf, die grösser ist als die Schaufelaustrittsbreite b2. Die Schaufeleintrittsbreiten b1 auf der Saugseite 5a und der der Saugseite abgewandten Seite 5b werden zweckmässigerweise derart bestimmt, dass eine gute Saugfähigkeit erhalten wird. Das Verhältnis der Schaufelbreiten auf der Saugseite 5a und der der Saugseite abgewandten Seite 5b kann in weiten Grenzen gewählt werden. In einer typischen Ausführungsvariante sind die Schaufelbreiten auf beiden Seiten annähernd gleich gross.In the exemplary embodiment, all blades 2a, 2'a, 2b, 2'b extend outward in the radial direction. The blade entry angle β 1 and the blade exit angle β 2 are thus both 90 ° in a first approximation. The actual blade outlet angle β 2 on the suction side 5 a is slightly smaller as a result of the pressure-side profiling of the blade outlet edge 90 °. However, it is also possible to provide curved blades with a Schaufelaustritswinkel β 2 less than or greater than 90 °. Advantageously, the blade entry angle β 1 is smaller than the blade exit angle β 2 and preferably less than or equal to 90 °. Advantageously, the blades 2a, 2'a, 2b, 2'b at least on one side, preferably on the suction side 5a, a vane inlet width b 1 which is greater than the vane outlet width B2. The blade inlet widths b 1 on the suction side 5 a and the side 5 b facing away from the suction side are expediently determined such that a good absorbency is obtained. The ratio of the blade widths on the suction side 5a and the side facing away from the suction side 5b can be selected within wide limits. In a typical embodiment, the blade widths are approximately equal on both sides.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das Laufrad 1 eine spezifische Drehzahl nq im Bereich von 2 - 20 min.-1 auf, vorzugsweise im Bereich von 7 - 12 min.-1.In a preferred embodiment, the impeller 1 has a specific speed n q in the range of 2 to 20 minutes. -1 to, preferably in the range of 7 - 12 min. -1 .

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante umfasst das Laufrad eine Zwischenwand 6, deren Aussendurchmesser kleiner ist als der Aussendurchmesser des Laufrades. Auf beiden Seiten der Zwischenwand 6 ist je eine Schaufel 2a, 2b ausgebildet, die sich am äusseren Ende vereinen, sodass die beiden Schaufeln eine gemeinsame Austrittskante 7 besitzen. Die Zwischenwand 6 und die Schaufeln 2a, 2b sind auf einer Nabe 4 angeordnet. Zusätzlich ist in einem an die Nabe 4 angrenzenden Bereich des Laufrades ein Durchlass 3 ausgebildet, der die beiden Seiten der Zwischenwand 6 fluidleitend verbindet. Da sich die Zwischenwand 6 in dieser Ausführungsvariante nur über einen Teil der Schaufellänge erstreckt, kann die Zwischenwand wahlweise auch als Zwischensteg bezeichnet werden.In the in Fig. 2 the embodiment shown, the impeller comprises an intermediate wall 6, the outer diameter is smaller than the outer diameter of the impeller. On both sides of the intermediate wall 6, a respective blade 2a, 2b is formed, which unite at the outer end, so that the two blades have a common outlet edge 7. The intermediate wall 6 and the blades 2a, 2b are arranged on a hub 4. In addition, in an area adjacent to the hub 4 region of the impeller, a passage 3 is formed, which connects the two sides of the intermediate wall 6 fluidly. Since the intermediate wall 6 extends in this embodiment only over part of the blade length, the intermediate wall can optionally also be referred to as a gutter.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Pumpe, vorzugsweise einer Prozesspumpe, mit einem Laufrad gemäss vorliegender Erfindung. Die Pumpe 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst ein Laufrad 1, beispielsweise ein offenes Laufrad gemäss dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, mit einer Nabe 4, einer Zwischenwand 6, an der auf beiden Seiten je Schaufeln 2a, 2b vorgesehen sind, und mit einem Durchlass 3, um einen gewünschten Förderstrom auf die Schaufeln 2a, 2b auf beiden Seiten der Zwischenwand 6 zu verteilen. Weiter umfasst die Pumpe 10 ein Gehäuse 11, eine Eintritts- oder Saugöffnung 12, einen Ringkanal 17a, der aussen an das Laufrad 1 anschliesst, einen Diffusoreinsatz 17 und einen Ringraum 17b der in einen Austritts- oder Druckstutzen 13 mündet. Mittels eines geänderten Einsatzes 17 kann auch eine Spirale oder ein Ringraum erzeugt werden, die direkt mit dem Austritts- oder Druckstutzen 13 verbunden sind. Durch Anpassung des Diffusoreinsatzes 17 ist es möglich, den bei Pumpen mit tiefen spezifischen Drehzahlen meist beträchtlichen Radialschub auszugleichen. Selbstverständlich kann als Leitvorrichtung auch ein gegossenes Gehäuse ohne auswechselbaren Einsatz verwendet werden. Fig. 3 shows an embodiment of a pump, preferably a process pump, with an impeller according to the present invention. The pump 10 of the present embodiment comprises an impeller 1, for example an open impeller according to the embodiment described above, with a hub 4, an intermediate wall 6, on each side of each blades 2a, 2b are provided, and with a passage 3 to distribute a desired flow on the blades 2a, 2b on both sides of the partition 6. Furthermore, the pump 10 comprises a housing 11, an inlet or suction opening 12, an annular channel 17a, which adjoins the outside of the impeller 1, a diffuser insert 17 and an annular space 17b which opens into an outlet or discharge nozzle 13. By means of a modified insert 17, a spiral or an annular space can be generated, which are connected directly to the outlet or discharge nozzle 13. By adapting the diffuser insert 17, it is possible to compensate for the usually considerable radial thrust in pumps with low specific speeds. Of course, as a guide and a cast housing can be used without interchangeable insert.

Weiter umfasst die Pumpe eine Welle 14, eine Wellenabdichtung 15, beispielsweise eine Stopfbuchse, und Lager 16a, 16b zur Lagerung der Welle. Die Lager 16a, 16b sind im Ausführungsbeispiel als Kugellager ausgeführt, die je nach Ausführung neben radialen auch axiale Kräfte aufnehmen können. In Fig. 3 sind z.B. die Lager 16b rechts im Bilde speziell zu Aufnahme von radialen und axialen Kräften ausgebildet, sodass eine allfällige, nicht vollständig ausgeglichene Restkomponente des Axialschubes problemlos aufgenommen werden kann.Further, the pump comprises a shaft 14, a shaft seal 15, for example a stuffing box, and bearings 16a, 16b for supporting the shaft. The bearings 16a, 16b are designed in the embodiment as ball bearings, which can accommodate depending on the design in addition to radial and axial forces. In Fig. 3 For example, the bearings 16b on the right in the image are specially designed to receive radial and axial forces so that a possible, not fully balanced residual component of the axial thrust can be easily absorbed.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zum Betrieb einer Pumpe, beispielsweise einer Pumpe gemäss dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, mit mindestens einem Laufrad wird das Laufrad 1 zusätzlich mit einer Zwischenwand 6 versehen, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln 2a, 2b vorgesehen sind, und mit einem Durchlass 3, welcher die beiden Seiten der Zwischenwand 6 fluidleitend verbindet. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein gewünschter Förderstrom auf die Schaufeln 2a, 2b auf beiden Seiten der Zwischenwand 6 verteilt, indem ein Teil des Förderstromes, beispielsweise zwischen 5 und 75 % und vorzugsweise etwa 50% durch den Durchlass 3 von einer Seite der Zwischenwand 6 auf die andere Seite geführt wird. Der Förderstrom des Laufrades 1 wird mit Vorteil so auf die Schaufeln 2a, 2b auf beiden Seiten aufgeteilt, dass der Axialschub ausgeglichen wird. Die oben beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann sowohl in einstufigen als auch in mehrstufigen Pumpen angewendet werden.In a preferred embodiment of the inventive method for operating a pump, for example a pump according to the above-described embodiment, with at least one impeller, the impeller 1 is additionally provided with an intermediate wall 6, on each of which one or more blades 2a, 2b provided on both sides are, and with a passage 3, which connects the two sides of the intermediate wall 6 fluidly. In this embodiment of the method according to the invention, a desired flow is distributed to the blades 2a, 2b on both sides of the intermediate wall 6 by passing a portion of the flow, for example between 5 and 75% and preferably about 50%, through the passage 3 from one side of the partition 6 is led to the other side. The flow of the impeller 1 is advantageously split on the blades 2a, 2b on both sides, that the axial thrust is compensated. The above-described embodiment of the inventive Process can be used in both single-stage and multi-stage pumps.

Das erfindungsgemässe Laufrad hat den Vorteil, dass die Aufteilung des Förderstromes auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand einen einfachen und praktisch vollständigen Axialschubausgleich ermöglicht. Weiter zeichnet sich das oben beschriebene Laufrad durch eine stabile Kennlinie und einen guten Wirkungsgrad aus. Das erfindungsgemässe Laufrad kann sowohl in einstufigen als auch in mehrstufigen Pumpen eingesetzt werden.The inventive impeller has the advantage that the distribution of the flow on the blades on both sides of the partition allows a simple and virtually complete axial thrust balance. Furthermore, the impeller described above is characterized by a stable characteristic and good efficiency. The inventive impeller can be used both in single-stage and in multi-stage pumps.

Claims (10)

  1. An impeller for pumps, in particular radial pumps, said impeller including one or more vanes (2a, 2'a, 2b, 2'b), characterised in that the impeller (1) additionally includes an intermediate wall 6) at which a plurality of straight vanes (2a, 2'a, 2b, 2'b) extending radially outwardly are provided at each of the two sides and additionally include shortened vanes (2'a, 2'b), so called splitter vanes, and in that at least one passage (3) is formed in the intermediate wall (6) in order to distribute a desired pump flow to the vanes (2a, 2'a, 2b, 2'b) on both sides of the intermediate wall.
  2. An impeller in accordance with claim 1 wherein the impeller (1) has a suction side (5a) which is directed towards a suction opening of the pump, wherein the vanes (2b, 2'b) at the side (5b) of the intermediate wall (6) directed away from the suction side are connected to the suction side (5a) via the at least one passage (3).
  3. An impeller in accordance with one of the claims 1 or 2 wherein the impeller (1) has a hub (4) and wherein a plurality of passages (3) are formed in a region of the impeller (1) adjacent to the hub (4).
  4. An impeller in accordance with any one of the claims 1 to 3 wherein the impeller (1) is open towards the suction side (5a) or towards both sides (5a, 5b).
  5. An impeller in accordance with any one of the claims 1 to 4 wherein the vane outlet edges (7) are chamfered on the suction side (5a) and/or on the side (5b) of the intermediate wall (6) directed away from the suction side (5b), in particular in such a way that the vanes (2a, 2'a) are shortest on the suction side (5a) in the radial direction, whereas the vanes (2b, 2b') on the side (5b) directed away from the suction side of the intermediate wall (6) have outlet edges parallel to the axis.
  6. An impeller in accordance with any one of the claims 1 to 5 wherein the vanes (2a, 2'a, 2b, 2'b) are formed on both sides of the intermediate wall (6) in such a way that in the case of part load an ordered circulation occurs and the impeller has a characteristic curve which rises constantly, in particularly rises constantly and clearly when the pump flow Q approaches 0.
  7. An impeller in accordance with claim 6 wherein the vanes (2a, 2'a, 2b, 2'b) are designed differently on both sides of the intermediate wall (6) in particular in that the vanes (2a, 2'a, 2b, 2'b) have different chamfers of the outlet edges and/or different vane outlet angles β2 and/or different numbers of vanes at the two sides of the intermediate wall (6).
  8. An impeller in accordance with any one of the claims 1 to 7, wherein the impeller (1) has a specific rotational speed nq in the region of 2 - 20 min.-1, in particular in the region of 5 - 12 min. -1.
  9. A pump, in particular a radial pump with an impeller (1) in accordance with any one of the claims 1 to 8.
  10. A method for the operation of a pump, in particular a radial pump, with an impeller (1), characterised in that the impeller (1) is additionally provided with an intermediate wall (6) at which a plurality of straight vanes (2a, 2'a, 2b, 2'b) extending radially outwardly are provided at each of the two sides and additionally include shortened vanes (2'a, 2'b), so called splitter vanes, and is provided with at least one passage (3) which connects the two sides, and in that a desired pump flow is distributed to the vanes (2a, 2'a, 2b, 2'b) on both sides of the intermediate wall (6), in particular in that one part of the pump flow is fed through the at least one passage (3) from one side of the intermediate wall to the other side.
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